Физиология дыхания

Анатомия, физиология и гигиена системы дыхания

1. Сущность и этапы дыхания/

Дыханием называется сложный физиологический процесс обмена кисло­родом и углекислым газом между организмом и внешней средой. Этот процесс может быть разделен на рад последовательных этапов:

1) внешнее дыхание - обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом;

2) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью, протекающей в ле­гочных капиллярах;

3) транспорт газов кровью;

4) газообмен между кровью и тканями.

Первый и второй этапы процесса дыхания осуществляются системой органов дыхания, включающей воздухоносные пути и легкие, в которых про­исходит газообмен

2. Строение системы дыхания

Воздухоносные пути начинаются носовой полостью (рис. 79), далее следуют гортань, трахея, бронхи (рис. 80, 81).

Воздух через наружные отверстия (ноздри) поступает в полость носа, стенки которой образованы костями черепа и хрящами. Полость разделена костно-хрящевой перегородкой на две половины. В каждой половине на на­ружной боковой стенке имеются по три носовые раковины: верхняя, средняя, нижняя и, соответственно, три носовых хода. В нижний носовой ход откры­вается носослезный канал, по которому из полости глазницы выделяется из­быток слезной жидкости. В верхний и средний носовые ходы открываются отверстия воздухоносных пазух лобной, решетчатой, клиновидной и верхне­челюстных (гайморовых) костей. Внутренняя поверхность полости носа по­крыта слизистой оболочкой, верхний слой которой образован реснитчатым эпителием, содержащим клетки, вырабатывающие слизь. Исключение со­ставляет небольшой участок слизистой в области верхнего носового хода, где находится рецепторный аппарат обонятельного нерва. Движением ресничек со стенок полости удаляется слизь вместе с осевшими на ней пылевыми час­тицами. Слизистая оболочка богата кровеносными сосудами, из которых на поверхность стенок могут выходить лейкоциты и захватывать антигены (микроорганизмы и др.). Вдыхаемый воздух, попадая в полость носа, обогре­вается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Отсюда он попадает в глотку и далее в гортань.

Гортань состоит из нескольких подвижно сочлененных между собой хрящей и вверху соединена мембраной и мышцами с подъязычной костью, а внизу - с трахеей. Спереди и частично с боков к ней прилегает щитовидная железа. Сверху вход в гортань прикрывает надгортанник, препятствующ_ий попаданию пищи в дыхательные пути. В гортани находятся голосовые связ­ки, вибрация которых при прохождении воздуха вызывает образование зву­ков. Длина и толщина голосовых связок зависят от пола, возраста, величины гортани, что определяет высоту и тембр голоса. Мышцы (все - поперечно-полосатые) гортани изменяют ширину голосовой щели и степень натяжения голосовых связок. Помимо гортани в воспроизведении членораздельной речи принимают участие также язык, губы, щеки, мягкое небо. На уровне 6-7 шейных позвонков гортань переходит в дыхательную трубку - трахею.

Трахея состоит из 16-20 хрящевых полуколец, которые препятствуют спаданию ее стенок. Эти полукольца сзади объединены между собой соеди­нительно-тканной мембраной с переплетающимися гладкими мышечными волокнами. Длина трахеи у взрослого составляет 12 - 14 см. Позади трахеи располагается пищевод, спереди внизу - вилочковая железа.

Бронхи. Нижний конец трахеи делится на два бронха. Это место деле­ния называется бифуркацией трахеи. В области бифуркации, на нижней стенке расположен хрящевой киль, разделяющий вдыхаемый воздух на два потока. Правый бронх более широкий и короткий, чем левый. Правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. В легких бронхи многократно ветвят­ся, и диаметр их постепенно уменьшается. Вся совокупность бронхов в каж­дом легком называется бронхиальным деревом. Стенки и трахеи и бронхов состоят из внутреннего эпителиального слоя, наружного соединительно­тканного и среднего слоя, содержащего хрящевые кольца и гладкие мышцы. С уменьшением диаметра бронхов в среднем слое постепенно исчезают хря­щевые кольца. Эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность

воздухоносных путей (до бронхиол) имеет реснички и называется мерцательным. В результате согласованных движений ресничек слизь, к которой прилипли частицы, не задержанные в носовой полости, постоянно продвигаются к над­гортаннику и, достигнув пищевода, заглатываются. Так из воздухоносных путей удаляются бактерии и мелкие чужеродные частицы. Самые тонкие ве­точки бронхиального дерева называются бронхиолами. Бронхиолы перехо­дят в слепо заканчивающиеся мешочки, состоящие из множества пузырьков -альвеол. Стенка альвеол - это тонкая мембрана с однослойным плоским рес­пираторным (дыхательным) эпителием. Клетки эпителия альвеол синтезиру­ют и выделяют сурфактант - фосфолипидную пленку, которая тонким ' слоем покрывает альвеолы изнутри и не дает им спадаться, а также способст­вует значительному уменьшению сил, необходимых для растяжения ткани в легких при вдохе. Кроме того, в составе эпителия альвеол есть клетки, спо­собные к фагоцитозу, а также клетки, вырабатывающие бактерицидные ве­щества. Снаружи ачьвеолы густо оплетены сетью кровеносных капилляров (рис. 82).

Совокупность конечной бронхиолы и альвеолярных ходов с альвеола­ми, оплетенными капиллярами называется ацинусом. Это - структурно-

дпгональная единица легкого, осуществляющая газообмен между воздухом и кровью. Суммарная площадь обменной поверхности достигает 80 – 100 м² толщина двуслойного (стенка альвеолы - стенка капилляра) барьера О 5 мкм. Газообмен между воздухом и кровью осуществляется путем диффузии.

Легкие занимают большую часть объема грудной клетки. Ткань легких имеет губчатое строение и состоит из бронхов разного калибра, ацинусов, кровеносных и лимфатических сосудов, а также рыхлой соединительной тка­ни заполняющей пространства между вышеперечисленными структурами. Соединительная ткань весьма богата гладкими мышечными клетками, груп­пы которых располагается преимущественно вдоль бронхиол и эластически­ми волокнами. Они обеспечивают так называемую эластическую тягу ткани легкого, имеющую важное значение в механизме вдоха и выдоха.

Каждое легкое имеет верхушку и основание, обращенное к диафрагме. На внутренней поверхности легких, в центральной части, располагаются во­рота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Снаружи легкое покрыто плеврой, которая состоит из двух листков: внут­ренний покрывает все легкое, а в области ворот этот слой переходит на диа­фрагму и внутреннюю поверхность грудной клетки, образуя наружный или пристеночный листок плевры. Между этими листками находится герметич­ная плевральная полость с небольшим количеством серозной жидкости. Последняя имеет бактерицидные свойства и уменьшает трение листков при дыхательных движениях.

Кровобрашение в легких осуществляется легочными и бронхиальны­ми сосудами. Легочные сосуды составляют малый круг кровообращения и выполняют главным образом функцию газообмена между кровью и возду­хом. Бронхиальные сосуды обеспечивают питание ткани легкого и принад­лежат большому кругу кровообращения. Между этими системами существует множество анастомозов.

Особенностью малого круга кровообращения являются относительно небольшая длина его сосудов, меньшее (примерно в 10 раз по сравнению с большим кругом) сопротивление, оказываемое току крови, тонкость стенок крупных артерий и почти непосредственное соприкосновение капилляров с воздухом легочных альвеол. Из-за меньшего сопротивления давление в арте­риях легких в 5 - 6 раз меньше давления в аорте. Микроциркуляторное русло легких имеет хорошо развитую систему сфинктеров, регулирующих направ­ление и интенсивность кровотока. В покое кровь протекает примерно через 50% всех легочных капилляров, а по мере возрастания нагрузки доля перфузируемых капилляров увеличивается. При тяжелой мышечной работе кровоток в легких может возрастать в четыре раза, а давление в легочной артерии в два раза.

Легочный кровоток в целом зависит от величины сердечного выброса, по­этому в конечном итоге он управляется общими регуляторньши механизмами сердечно-сосудистой системы. Отсюда очень тесная связь между регуляциях дыхания и кровообращения, которая особенно ярко проявляется при мышечной работе.